Общие сведения о трансмиссии

После того как рабочая смесь сгорела, двигатель набрал необходимую мощность, мaxoвик двигателя равномерно вращается. Теперь эту мощность следует передать дальше. Вот эти задачи и решает трансмиссия («транспортная миссия») автомобиля.

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам автомобиля и изменения крутящего момента как по величине, так и по направлению.

В состав трансмиссии входят:

· сцепление

· коробка передач

· раздаточная коробка

· карданные передачи

· ведущие мосты

· привод ведущих колес

Выстраивается цепочка для передачи движения, и каждый из узлов выполняет свои определенные функции, а вместе они позволяют автомобилю уверенно двигаться по любым дорогам, перевозить пассажиров и различные грузы.

Ведущие мосты - это непосредственно то, что вращает колеса, которые двигают автомобиль. В зависимости от расположения двигателя и ведущих мостов автомобили разделяют на заднеприводные, переднеприводные и полноприводные.

Полноприводные автомобили кроме коробки передач имеют и раздаточную коробку, которая предназначена для распределения (раздачи) усилия на все ведущие оси автомобиля, а также для включения и выключения переднего ведущего моста.

Раздаточные коробки устанавливаются в трансмиссии после коробки передач. Обычно они снабжаются двухступенчатым редуктором. В результате наличия двух ступеней включения увеличивается диапазон передаточных чисел силовой передачи и удваивается общее число передач автомобиля.

Один ряд передач получается при включении высшей передачи раздаточной коробки, а второй – с большим передаточным отношением – при включении низшей передачи. Увеличение диапазона передаточных чисел и общего числа передач позволяют наиболее эффективно использовать располагаемую мощность двигателя при разных дорожных условиях.

Колесная формула показывает, сколько вceгo колес у автомобиля и сколько из них - ведущие.

У легковых автомобилей колесная формула, как правило, 4х2. Это передние, если aвтомобиль переднеприводный (ВАЗ 2110, BA3 2108), или задние, если автомобиль классической компоновки (ВАЗ 2107, «Волга»). У «Нивы» колесная формула 4х4, то есть все колеса у нее - ведущие. Ее еще называют «автомобилем повышенной проходимости». Если забуксуют два колеса, им на помощь придут два оставшиеся. У многоколесных грузовиков колесные формулы 6х4. 6х6. А бывают и 8х8, и даже 12х12, это специальные автомобили, предназначенные для транспортировки крупногабаритных грузов в условиях бездорожья, например передвижные ракетные комплексы.

Рис. 5.1. Схемы трансмиссий

Типы трансмиссий

По характеру связи между двигателем и ведущими колесами, а также по способу преобразования крутящего момента трансмиссии делятся на:

• механические,
• комбинированные (гидромеханические),
• электрические
• гидрообъемные.

Наибольшее распространение получили механические трансмиссии, выполненные по различным схемам (рис. 5.2) в зависимости от общей компоновки агрегатов автомобиля, включая расположение двигателя и ведущих колес.

Рис.5.2. Схемы механических трансмиссий автомобилей с колесными формулами 4х2(а), 4х4 (б), 4х6 (в), бортовой 6х6 (г): 1 – сцепление, 2 – коробка передач, 3 – карданная передача, 4 – главная передача, 5 – дифференциал, 6 – полуоси, 7 – раздаточная коробка, 8 – бортовые редукторы, 9 - двигатель

Механическая трансмиссия (рис. 5.2, а), применяемая на большинстве грузовых и легковых автомобилей, состоит из сцепления, коробки передач, карданной и главной передач, дифференциала и двух полуосей. Трансмиссии автомобилей с двумя и более ведущими мостами (рис. 5.2, б, в) оборудуют раздаточной коробкой и дополнительными карданными валами (передачами 3), а каждая пара ведущих колес имеет свою главную передачу, полуоси и дифференциал. Вышеописанные схемы трансмиссий часто называют мостовыми, так как крутящий момент подводится к каждому ведущему мосту, а затем распределяется между правым и левым ведущими колесами данного моста.

В отдельных конструкциях полноприводных автомобилей с колесной формулой 6X6: 8X8 или 10Х10 применяют механическую бортовую трансмиссию (рис. 5.2, г). В такой трансмиссии крутящий момент от двигателя через сцепление и коробку передач передается к раздаточной коробке, в которой крутящий момент делится поровну между правым и левым бортами (колесами каждой стороны). От раздаточной коробки крутящий момент подводится к бортовым редукторам 8, а от последних — к колесам. При этом у каждого колеса устанавливается своя главная передача. Бортовая трансмиссия по устройству значительно сложнее, поэтому ее применение ограничено.

Комбинированную (гидромеханическую) трансмиссию применяют на ряде моделей автомобилей (БелАЗ-540, ЗИЛ-114) и автобусов (ЛиАЗ-677М и др.). В комбинированную трансмиссию входит гидротрансформатор и механическая коробка передач. Гидротрансформатор устанавливают вместо сцепления (см. рис. 5.2, а, б, в). Крутящий момент от гидротрансформатора передается к механической коробке передач с автоматическим управлением. Такую трансмиссию часто называют гидромеханической передачей.

Электрическую трансмиссию применяют на карьерных автомобилях-самосвалах (БелАЗ-549, -75191, -75211) грузоподъемностью 75— 170 т. Электрическая трансмиссия состоит из генератора постоянного тока, приводимого в действие V-об-разными дизелями с турбонаддувом мощностью 770—1690 кВт и тяговых электродвигателей ведущих колес. Электрическая трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии дизеля в электрическую, которая от генератора передается тяговым электродвигателям, расположенным совместно с редукторами в ведущих колесах автомобиля. Электродвигатели в сборе с ведущими колесами обычно называют электромоторколесами. Электротрансмиссия упрощает конструкцию привода к ведущим колесам, однако ее применение ограничено из-за большой металлоемкости и несколько меньшего к. п. д. по сравнению с механическими и гидромеханическими трансмиссиями автомобилей особо большой грузоподъемности.

Гидрообъемная трансмиссия обеспечивает преобразование механической энергии в напор циркулирующей жидкости. В такой трансмиссии гидронасос, приводимый в действие от двигателя внутреннего сгорания, соединен трубопроводами с гидродвигателями. Напор жидкости, создаваемый гидронасосом, преобразуется в крутящий момент на валах гидродвигателей, соединенных с ведущими колесами автомобиля. Недостатками гидрообъемной трансмиссии по сравнению с механической являются большие габаритные размеры и масса, меньший КПД и высокая стоимость. Поэтому такая трансмиссия не находит широкого применения.

Рис. 5.3. Схема гидрообъемной передачи: 1 — маховик двигателя; 2 и 6 — кривошипы; 3 и 7 — шатуны; 4 и 8 — поршни; 6 — ведущее колесо автомобиля; 9 — трубопровод

Сцепление

Сцеплениеявляется первым агрегатом трансмиссии и предназначено для передачи крутящего момента от маховика коленчатого вала двигателя к первичному валу коробки передач. Оно позволяет водителю кратковременно прерывать передачу крутящего момента, как бы отделять двигатель от трансмиссии, а затем и плавно их соединять. Сцепление состоит изпривода сцепления и механизма сцепления.

Механизм сцепления.Представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем вновь плавно их соединять. Элементы механизма заключены в картер сцепления, который крепится к картеру двигателя.

Механизм сцепления (рис. 5.4) состоит из:— картера,
— кожуха,
— ведущего диска (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
— нажимного диска с пружинами,
— ведомого диска со специальными износостойкими накладками.

Ведомый диск, связанный с первичным валом коробки передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием пружин или одной тарельчатой пружины. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками все они, как единое целое, вращаются при работе двигателя. Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того движется его автомобиль или стоит на месте.

Привод выключения сцепления.В автомобиле практически каждый механизм имеет свой привод, посредством которого он приводится в действие. Привод может состоять из большого количества отдельных узлов и деталей, может быть механическим, гидравлическим или иным.

Привод выключения сцепления гидравлический (рис. 5.4) состоит из: — педали;
— главного цилиндра;
— рабочего цилиндра;
— вилки выключения сцепления;
— выжимного подшипника;
— трубопроводов.

	Рис. 5.4. Схема гидравлического привода выключения сцепления: 1 — трубопровод; 2 — нажимной диск; 3 — ведомый диск; 4 — маховик; 5 — коленчатый вал; 6 — картер сцепления; 7 — кожух сцепления; 8 — нажимные пружины; 9 — отжимные рычаги; 10 — выжимной подшипник; 11 — первичный вал коробки передач; 12 — шестерня первичного вала; 13 — вилка выключения сцепления; 14 — рабочий цилиндр; 15 — картер коробки передач; 16 — главный цилиндр; 17 — педаль сцепления
	Рис. 5.5. Схема механического (рычажного) привода выключения сцепления
	Рис. 5.6. Схема механического (тросового) привода выключения сцепления

При нажатии на педаль сцепления усилие ноги водителя через шток и поршень передается жидкости, которая, в свою очередь, передает давление от поршня главного цилиндра на поршень рабочего цилиндра. Далее шток рабочего цилиндра перемещает вилку выключения сцепления и нажимной подшипник, который передает усилие на механизм сцепления.Когда водитель отпускает педаль, под воздействием возвратных пружин все детали привода занимают исходные позиции.

Рис. 5.7. Сцепление выключено Рис. 5.8. Сцепление включено

На многих переднеприводных автомобилях используется механический привод, где педаль сцепления связана с вилкой выключения с помощью троса в оболочке (рис. 5.6).

По числу ведомых дисков фрикционные сцепления делятся на одно-и двухдисковые. Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, малых автобусах и грузовых автомобилях небольшой грузоподъемности.

Однодисковые сцепления могут быть с периферийным расположением пружин и с одной мембранной пружиной.

Однодисковое сцепление с периферийным расположением пружин. На автомобилях ЗИЛ-130, ГАЗ-66-11, ГАЗ-бЗ-12, ГАЗ-24-10 «Волга», автобусах ПАЗ-672М, РАФ-2203 «Латвия» и др. устанавливают однодисковые фрикционные сцепления с периферийными нажимными пружинами.

В качестве нажимного устройства в таких сцеплениях может использоваться несколько цилиндрических пружин с периферийным расположением по окружности нажимного диска. Сцепление с такими пружинами отличается достаточно высоким нажимным усилием и простотой обслуживания. Сцепление автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 5.9) расположено в чугунном картере, установленном на блоке цилиндров. Ведущая часть сцепления включает в себя маховик, нажимной диск и кожух, прикрепленный к маховику болтами. К нажимному диску при помощи игольчатых подшипников крепятся рычаги, установленные на пальцах опорных вилок, закрепленных гайками в кожухе сцепления. По окружности кожуха расположено нажимных пружин, под которые со стороны нажимного диска подложены теплоизоляционные шайбы, уменьшающие передачу тепла к пружинам, теряющим при нагреве свои упругие свойства.

Ведомая часть сцепления состоит из ведомого диска, ступицы и ведущего вала коробки передач. С обеих сторон к ведомому диску прикреплены фрикционные накладки из медно-асбестовой плетенки или другой металлоасбестовой композиции, обладающей высокими фрикционными свойствами. Со ступицей 24 ведомый диск соединяется при помощи пружин, которые являются составной частью пружино-фрикционного гасителя крутильных колебаний (демпфера).

Гаситель крутильных колебаний уменьшает крутильные колебания, возникающие из-за неравномерности вращения коленчатого вала двигателя, при резких изменениях частоты вращения валов трансмиссии, движении автомобиля по неровностям дороги, резком включении сцепления и т. д. Эффективное уменьшение (гашение) крутильных колебаний повышает долговечность механизмов трансмиссии, особенно зубчатых передач и карданных валов.

Управление сцеплением осуществляется при помощи механизма выключения, привод которого может быть механическим или гидравлическим. Для облегчения пользования сцеплением иногда в механический привод встраивают вакуумный или пневматический усилители (автомобиль МАЗ-5335).

Привод механизма выключения сцепления механический, смонтирован на левом лонжероне рамы и соединен при помощи рычагов и тяг с вилкой выключения сцепления. При нажатии на педаль сцепления ее вал поворачивается и через рычаг, тягу и рычаг действует на вилку, а через нее на муфту 11 и выжимной подшипник. В результате этого муфта вместе с подшипником перемещается и нажимает на внутренние концы рычагов, которые, опираясь средней частью на пальцы опорной вилки, отводят своими наружными концами нажимной диск от ведомого.

После прекращения нажатия на педаль и плавном ее отпускании муфта с подшипником под действием пружины и педаль привода под действием оттяжной пружины возвращаются в исходное положение. В момент включения сцепления крутящий момент от маховика передается к кожуху 13, а от него через четыре пары пластинчатых пружин на нажимной диск. При этом под действием нажимных пружин ведомый диск надежно зажимается между рабочими плоскостями маховика и нажимного диска. Таким образом передается крутящий момент от маховика двигателя через ведомый диск и его шлицевое соединение в коробку передач и далее к другим агрегатам трансмиссии.

Рис. 5.9. Сцепление автомобиля ЗИЛ-130: а - устройство; б - привод сцепления

Однодисковые сцепления с мембранной пружиной. Мембранная пружина применяется в сцеплениях автомобилей семейств ВАЗ, а также в сцеплениях грузовых автомобилей особо малой грузоподъемности. Особенностью такого сцепления является то, что в нем функции нажимных пружин и рычагов, отводящих нажимной диск, выполняет мембранная пружина. В свободном состоянии она имеет форму тарельчатого диска в виде усеченного конуса. От отверстия у вершины конуса идут радиальные прорези, образующие лепестков, выполняющих роль выжимных рычагов сцепления.

К преимуществам такой пружины следует отнести то, что она способствует созданию более равномерного и постоянного давления на нажнмной диск, а также поддержанию заданного крутящего момента во фрикционном сопряжении по мере изнашивания накладок ведомого диска.

Сцепление с мембранной пружиной (рис. 17, а) состоит из двух неразборных в процессе эксплуатации частей. В одну из них входит кожух с установленными в нем мембранной пружиной и нажимным диском, а в другую — ведомый диск с гасителем крутильных колебаний. Кожух центрируется относительно маховика на штифтах и крепится к нему болтами. Крутящий момент от кожуха к нажимному диску передается через три упругие пластины. С внутренней стороны кожуха при помощи ступенчатых заклепок установлены два кольца, которые являются опорами для мембранной пружины. Располагаясь между кольцами, она имеет возможность прогибаться относительно них.

Рис. 5.10. Сцепление с мембранной пружиной:
а — продольный разрез; б — сцепление включено; в — сцепление выключено

При включенном сцеплении (рис. 5.10, б) мембранная пружина 8 благодаря своей форме и установке между опорными кольцами, нагружает нажимной диск, надежно зажимая ведомый диск между ним и плоскостью маховика, в результате чего крутящий момент передается на ведущий вал (см. рис. 5.10, а) коробки передач.

При нажатии на педаль сцепления вилка выключения сцепления перемещает расположенный на муфте выжимной подшипник, который через специальное фрикционное кольцо перемещает центральную часть мембранной пружины в сторону маховика (рис. 5.10, в). При этом ее наружная часть удаляется от него и при помощи фиксаторов перемещает за собой нажимной диск, освобождая при этом ведомый диск. Передача крутящего момента на ведущий вал коробки передач прекращается.

Двухдисковые сцепления. Применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности. Т.к. передаваемый крутящий момент у таких автомобилей велик, то габаритные размеры сцепления также необходимо значительно увеличить. Чтобы этого избежать, применяют двухдисковые сцепления.

На автомобилях КамАЭ-5320, «Урал-4320», MA3-5335, автобусах ЛАЗ-4202 и др. устанавливают двухдисковые фрикционные сцепления с периферийным расположением пружин.

В отличие от однодискового, двухдисковое сцепление (рис .5.11), имеет два ведомых, и два ведущих диска: промежуточный 3 и нажимной 12, установленные поочередно.

Число ведомых дисков более одного увеличивает поверхность трения при передаче больших моментов. Ступицы ведомых дисков помешены на шлицы вала 14, который одновременно является валом коробки передач. Передний конец вала опирается на шариковый подшипник, установленный в расточке коленчатого вала.

Ведомые диски сцепления зажаты между торцовыми поверхностями маховика и ведущих дисков цилиндрическими нажимными пружинами 10, которые равномерно расположены в кожухе.

Промежуточный ведущий диск 3 имеет рычажный механизм 2, который автоматически устанавливает диск в среднее положение при выключении сцепления.

Отжимные рычажки 4 прикреплены к кожуху вилками и гайками. Наружные концы рычажков шарнирно соединены с нажимным диском 12, а внутренние — с упорным кольцом 9. Педаль сцепления связана с подшипником через вилку 8 выключения, рычаги и тяги.

При нажатии на педаль упорный подшипник 6 переместит вперед кольцо с внутренними концами отжимных рычажков, а наружные концы рычажков 4 отведут назад нажимной диск 12. Под действием рычажного механизма 2 промежуточный ведущий диск 3 отойдет от маховика и нажимного диска, вращение на ведомые диски от коленчатого вала передаваться не будет.

	Рис. 5.11. Сцепление автомобилей семейства КамАЗ: 1 – маховик, 2 – рычажный механизм, 3 – промежуточный диск, 4 – отжимной рычажок, 5 – вилка, 6 – упорный подшипник, 7 – шланг смазывания подшипника, 8 – вилка выключения, 9 – упорное кольцо, 10 – нажимная пружина, 11 – кожух, 12 – нажимной диск, 13 – ведомые диски, 14 - вал
	Рис. 5.12.Рычажной механизм сцепления автомобиля КамАЗ: а - устройство; б, в - сцепление - соответственно включено и выключено; 1 - промежуточный диск; 2 - рычаг (кулачек); 3 - ось; 4 - маховик; 5 - ведомые диски; 6 - нажимной диск

Рычажный механизм (рис.5.12), основан на действии рычагов 2 установленных на осях 3,которые закручены пружинами, помещенными в четырех выступах промежуточного диска 1. Рычаги расположены между маховиком 4 и нажимным диском 6, и при включенном сцеплении они занимают положение, показанное на рис. 5.11. При этом пружины на осях 3 получают дополнительную закрутку. При выключении сцепления нажимной диск 6, отходит от маховика, и рычаг 2 поворачивается усилием закрученных пружин и занимает показанное на рис. 5.12в положение. В этом положении рычаги отталкивают промежуточный диск 1 от маховика и ограничивают сближение с ним нажимного диска.